
實驗室即進行試驗的場所,是科技的產(chǎn)出地,所以國家對試驗室投入非常大。
二十世紀世界著名實驗室簡介
進入二十世紀,各類物理實驗室如雨后春筍,研究工作廣泛開展??梢哉f,實驗室是科學的搖籃,是科學研究的基地。下面選取若干有代表性的,對科學發(fā)展起過或正在起重要作用的物理實驗室,分別作些介紹。
第一類是建立在大學里面,附屬于大學的實驗室。除了英國劍橋大學的
卡文迪什實驗室以外,還可以舉出許多,其中著名的有莫斯科大學的物理實驗室,荷蘭萊頓大學的低溫實驗室,美國哈佛大學的杰佛遜(Jefferson)物理實驗室,加州伯克利分校的勞倫斯輻射實驗室,英國曼徹斯特大學的物理實驗室。它們大都以基礎研究為主,各有特長。例如:
一、荷蘭的萊頓低溫實驗室
二十世紀初,這個實驗室在昂納斯(K.Onnes)領(lǐng)導下,在低溫領(lǐng)域獨占鰲頭,最先實現(xiàn)了氦的液化,發(fā)現(xiàn)了超導電性,并一直在低溫和超導領(lǐng)域居領(lǐng)先地位。特別是它以大規(guī)模工業(yè)技術(shù)發(fā)展實驗室,開創(chuàng)了大科學的新紀元。荷蘭是一個工業(yè)小國,荷蘭萊頓低溫實驗室的經(jīng)驗特別值得我們學習和借鑒。
二、美國加州大學伯克利分校的勞倫斯輻射實驗室
它是電子直線加速器的發(fā)源地,創(chuàng)建于30年代,當時正值經(jīng)濟蕭條時期,創(chuàng)建人勞倫斯以其特有的組織才能,充分發(fā)掘美國的人力、物力和財力,建起了第一批加速器。在他的領(lǐng)導組織下,實驗室成員開展了廣泛的科學研究,發(fā)現(xiàn)了一系列超重元素,開辟了放射性同位素、重離子科學等研究方向。它是美國一系列著名實驗室:Livermore,Los Alamos,Brookhaven等實驗室的先驅(qū),也是世界上成百所加速器實驗室的楷模。
第二類實驗室屬于國家機構(gòu),有的甚至是國際機構(gòu),由好幾個國家聯(lián)合承辦。它們大多從事于基本計量,高精尖項目,超大型的研究課題,和國防軍事任務。例如:
三、德國的帝國技術(shù)物理研究所(簡稱PTR)
帝國技術(shù)物理研究所建于1884年,相當于德國的國家計量局,以精密測量熱輻射著稱。十九世紀末該研究所的研究人員致力于黑體輻射的研究,導致了普朗克發(fā)現(xiàn)作用量子??梢哉f這個實驗室是量子論的發(fā)源地。
四、英國國家物理實驗室(簡稱NPL)
英國的國家物理實驗室,是英國歷史悠久的計量基準研究中心,創(chuàng)建于1900年。
1981年分6個部:即電氣科學、材料應用、力學與光學計量、數(shù)值分析與計算機科學、量子計量、輻射科學與聲學。
作為高度工業(yè)化國家的計量中心,與全國工業(yè)、政府各部門、商業(yè)機構(gòu)有著廣泛的日常聯(lián)系,對外則作為國家代表機構(gòu),與各國際組織、各國計量中心聯(lián)系。它還對環(huán)境保護,例如噪聲、電磁輻射、大氣污染等方面向政府提供建議。英國國家物理實驗室共有科技人員約1000人,1969年最高達1800人。
五、歐洲核子研究中心(簡稱CERN)
歐洲核子研究中心創(chuàng)立于1954年,是規(guī)模最大的一個國際性的實驗組織。它的創(chuàng)建、方針、組織、選題、經(jīng)費和研究計劃的執(zhí)行,都很有特點。1983年在這里發(fā)現(xiàn)W±和Z0粒子,次年該中心兩位物理學家魯比亞和范德梅爾獲諾貝爾物理獎。
歐洲核子研究中心是在聯(lián)合國教科文組織的倡導下,由歐洲11個國家從1951年開始籌劃,現(xiàn)已有13個成員國。經(jīng)費由各成員國分攤,所長由理事會任命,任期5年。下設管理委員會、研究委員會和實驗委員會,組織精干,管理完善。人員共達6000人,多為招聘制。三十余年來,先后建成質(zhì)子同步回旋加速器、質(zhì)子同步加速器、交叉儲存環(huán)(ISR)、超質(zhì)子同步加速器(SPS)、大型正負電子對撞機(LEP)、并擁有世界上最大的氫氣泡室(BEBL)。
歐洲核子研究中心作為國際性實驗機構(gòu),擁有雄厚的財力、物力和技術(shù)力量。由于工作涉及許多國家和組織,在建設和研究中難免會出現(xiàn)種種矛盾和磨擦,但經(jīng)過協(xié)商和合作,工作進行順利,龐大計劃都能按時兌現(xiàn),接連不斷取得舉世矚目的成就(參見:高能物理,1985年第3期,第26頁)。
第三類實驗室直接歸屬于工業(yè)企業(yè)部門,為工業(yè)技術(shù)的開發(fā)與研究服務。其中最著名的有貝爾實驗室和IBM研究實驗室。
六、貝爾實驗室
貝爾實驗室原名貝爾電話實驗室,成立于1925年,是一所最有影響的由工業(yè)企業(yè)經(jīng)營的研究實驗室。主要宗旨是進行通訊科學的研究,有研究人員20000 人,下屬6個研究部,共14個分部,56個實驗室,每年經(jīng)費達22億美元,其中10%用于基礎研究。除了無線電電子學以外,在固體物理學(其中包括磁學、半導體、表面物理學)、天體物理學、量子物理學和核物理學等方面都有很高水平。在這個研究機構(gòu)中擁有一大批高水平的科研人員,幾十年來獲得諾貝爾物理獎的先后有:發(fā)明電子衍射的戴維森,發(fā)明晶體管的肖克利、巴丁和布拉坦,發(fā)明激光器的湯斯和肖洛,理論物理學家安德遜,射電天文學家彭齊亞斯和威爾遜。
貝爾實驗室的經(jīng)驗很值得注意。工業(yè)企業(yè)對科學研究,特別是對基礎研究的重視;開發(fā)和研究二位一體;領(lǐng)導有遠見有魄力,善于抓住有生命力的新課題,這些都是有益的經(jīng)驗。
七、IBM研究實驗室
IBM是International Bisiness Machines Corporation(美國國際商用機器公司)的簡稱,現(xiàn)已發(fā)展成為跨國公司,在計算機生產(chǎn)與革新中居世界領(lǐng)先地位。它創(chuàng)建于1911年,原名 Computing-Tabulating-Recording Co.(C.T.R.),是由三家生產(chǎn)統(tǒng)計機械、時間記錄器的公司組成。這些公司分別創(chuàng)建于1889、1890、1891年。1984年底,IBM公司的雇員超過39000人,業(yè)務遍及130個國家。
IBM研究實驗室也叫IBM研究部,共有研究人員3500人,(還吸收許多博士后和訪問學者參加工作),專門從事基礎科學研究,并探索與產(chǎn)品有關(guān)的技術(shù),其特點是將這兩者結(jié)合在一起。科學家在這里工作,一方面推進基礎科學,一方面提出對實際應用有益的科學新思想。研究部下屬四個研究中心:
(1)在美國紐約的Thomas J.Watson研究中心。從事計算機科學、輸入/輸出技術(shù)、生產(chǎn)性研究數(shù)學、物理學、記憶和邏輯等方面的研究。其中物理學包括:凝聚態(tài)物理、超微結(jié)構(gòu)、材料科學、顯微技術(shù)、表面物理、激光物理以至天文學和基本粒子。
(2)在美國加州的Almaden研究中心。除了計算機科學以外,還進行高溫超導、等離子體、掃描隧道顯微鏡和同步輻射等研究。
(3)瑞士Zurich研究中心。重點是激光科學與技術(shù),特別是半導體激光器、光學儲存、光電材料、分子束外延、高溫超導、超顯微技術(shù)等方面,還進行信息處理等計算機科學研究。
(4)日本東京研究中心。內(nèi)分計算機科學研究所、新技術(shù)研究所和東京科學中心,主要是結(jié)合計算機的生產(chǎn)和革新進行研究。
進入80年代,IBM研究中心成績斐然,兩屆諾貝爾物理獎都被它的成員奪得:一是因發(fā)明掃描隧道顯微鏡,賓尼格(G.K.Ginnig)與羅勒爾(H.Rohrer)共獲1986年諾貝爾物理獎的一半,二是因發(fā)現(xiàn)金屬氧化物的高溫超導電性,柏諾茲(J.G.Bednorz)和繆勒(K.A.Müller)共獲1987年獎。
一、 目前中國已經(jīng)建成的國家實驗室共有4個,它們分別是:
1 同步輻射國家實驗室 中國科學技術(shù)大學 (合肥)
2 正負電子對撞機國家實驗室 高能物理研究所(北京)
3 重離子加速器國家實驗室 近代物理研究所(蘭州)
4 材料科學國家實驗室 金屬研究所(沈陽)
二、 已經(jīng)批復正在興建的國家實驗室有5個,分別是:
1北京凝聚態(tài)物理國家實驗室 中國科學院物理研究所
2合肥微尺度物質(zhì)科學國家實驗室 中國科技大學
3武漢光電國家實驗室 華中科技大學等單位
4清華信息科學與技術(shù)國家實驗室 清華大學
5北京分子科學國家實驗室 北京大學、中國科學院化學研究所
三、國家實驗室是由國家直接投資數(shù)億建立(如建在華中科大校內(nèi)的武漢光電國家實驗室投資4.8億),全國目前國家實驗室總共只有9個(包括北京正負離子對撞基地、華中科大的光電國家實驗室在內(nèi)),國家實驗室代表國家最高水平,是按國際一流標準建立的,規(guī)模非常大,基本包括本學科領(lǐng)域所有研究方向,而且人員配備上要求面向國內(nèi)外招聘最優(yōu)秀的研究人員,直接參與國際競爭,往往是多學科交叉的創(chuàng)新平臺;而國家重點實驗室是由國家評的,評上后以后每年可以從國家多拿些錢,全國有幾百個,而且研究方向比較窄。國家實驗室和國家重點實驗室是兩個完全不同的概念,不是一個重量級上的,五個國家重點實驗室也比不上一個國家實驗室。